3 第四章 3.光的全反射（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件围绕光的全反射展开，系统讲解光疏与光密介质、全反射现象、临界角及条件，结合光导纤维等应用。通过知识辨析问题导入，衔接折射率等前序知识，搭建递进式学习支架。 其亮点在于以物理观念为核心，通过科学思维（如光路图模型建构、几何关系推理）解析典例，结合光纤通信、自行车尾灯等实例渗透科学态度与责任。采用问题驱动与实例分析，助力学生深化理解，教师可提升教学效率。

1.光疏介质和光密介质 对于两种介质来说,光在其中传播速度较小的介质,即折射率较大的介质叫作光密介质;而光 在其中传播速度较大的介质,即折射率较小的介质叫作光疏介质。 2.全反射现象 　　光从光密介质射到光疏介质的界面时,全部被反射回原介质中传播的现象叫作全反射。 知识点 1 全反射现象 3 光的全反射 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 1.临界角 (1)定义:光从某种介质射向真空或空气、折射角为90°时的入射角称为这种介质的临界角。 用字母C表示。 (2)表达式:sin C= 。 2.发生全反射的条件 (1)光从光密介质射向光疏介质; (2)入射角大于或等于临界角。两者缺一不可。 知识点 2 发生全反射的条件 第1讲　描述运动的基本概念 1.构造:光导纤维是极细的特制玻璃丝,由内芯和外套两种折射率不同的玻璃制成。光传播时 在内芯与外套的界面上发生全反射。 2.光纤通信 (1)定义:把载有声音、图像和各种数字信号的激光从光纤的一端输入,沿着光纤传到另一端。 (2)主要优点:容量大、衰减小、抗干扰能力强、传输质量高、经济效益高等。 知识点 3 全反射的应用 —— 光导纤维 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.水的密度大于酒精的密度,水是光密介质吗? 2.只要入射角足够大,就一定能发生全反射吗? 3.同一束光,在光密介质中的传播速度一定较小吗? 4.为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不是。介质是光密介质还是光疏介质与介质的密度无关。 2.不一定。只有光从光密介质射向光疏介质,且入射角等于或大于临界角时,才能发生全反 射。 3.是的。由v= 可知,同一束光在光密介质中的传播速度较小,而在光疏介质中的传播速度较 大。 4.水或玻璃中的气泡内是空气,光经过水或玻璃射向气泡时,一部分光会在气泡表面发生全反 射,有更多的光反射到人眼中,因此人眼感觉气泡特别明亮。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 1.当光由光密介质射至光疏介质的界面时,如果入射角大于或等于临界角,光会全部返回原介 质,发生全反射。入射光与反射光遵循光的反射定律。 2.由sin C= 可知,折射率越大,发生全反射的临界角越小,可知越容易发生全反射。如在同一 介质中,红光发生全反射的临界角大于紫光发生全反射的临界角。 3.不会发生全反射的两种情况 (1)平行介质:光从一个界面射入,然后从另一个平行界面射出时,虽然是由光密介质射向光疏 介质,但是由于两界面平行,能折射进介质的光线的折射角小于临界角,而该折射角和光在另 一个界面的入射角相等(图中θ3=θ2),所以一定不会发生全反射(图中θ4=θ1)。 定点 1 对光的全反射的理解 第1讲　描述运动的基本概念 (2)球形介质:光线射入球形界面,折射角一定小于介质的临界角,而该折射角与光在下一个界 面的入射角相等,所以光从该介质射向空气时一定不会发生全反射。 第1讲　描述运动的基本概念 4.全反射现象中的能量分配关系 (1)折射角随入射角的增大而增大,折射角增大的同时,折射光的强度减弱,即折射光的能量减 小,亮度减弱,而反射光的强度增强,能量增大,亮度增强。 (2)当入射角增大到某一角度(即临界角)时,折射光的能量减到零,入射光的能量全部反射回 去,这就是全反射现象。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示是一个透明圆柱体的横截面,一束单色光平行于水平直径AB射向圆柱体【1】, 光线经过折射后恰能射到B点【2】。已知入射光线到直径AB的距离为 R【3】,R是圆柱体的半 径。已知光在真空中的传播速度为c,则 (　    ) A.该透明圆柱体介质的折射率为  B.该单色光从C点传播到B点的时间为  C.折射光线过B点时可能发生全反射 D.改变入射光线到直径AB的距离,折射光线仍然能够射到B点 典例 B 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】、【2】画出光路图如图,在圆柱体内B点,入射角为θ2,发生反射时,反射光 线与入射光线CB关于直径AB对称。   【3】cos θ1= = ,可得θ1=30°。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)依题意画出光路图,明确几何关系。 (2)利用三角函数知识计算C点处的折射角和入射角。 (3)运用折射定律【4】求折射率,判断全反射是否发生。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    由光路图结合几何知识得cos θ1= = ,可得θ1=30°,故i=r+θ2=90°-θ1=60°,由于r=θ2, 可得r=θ2=30°(由【1】、【2】和【3】得到),该透明圆柱体介质的折射率n= = (由 【4】得到),A错误;该单色光从C传到B的时间t= = = ,故B正确;光线折射到B点不 可能发生全反射,因为在B点的入射角为θ2=30°,光发生全反射的临界角C满足sin C= = ,可 知θ2<C,故C错误;改变入射光线到直径AB的距离,入射角改变,折射角也改变,i≠2r,折射光线 不能射到B点,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 1.光导纤维 光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在内芯和 外套的界面上经多次全反射,从另一端射出,如图所示。利用光导纤维可以进行光纤通信,这 一技术已被广泛应用在现代通信和网络中。 定点 2 全反射在科技、生产、生活中的应用 第1讲　描述运动的基本概念 2.全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的玻璃棱镜是全反射棱镜。它在光学仪器中常用来代替平面镜,改变 光的传播方向或使光路侧移,如图。   甲 乙 丙 生活中的自行车尾灯就应用了全反射棱镜。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　光纤信号传输利用了光的全反射原理,下面是某种单色光在某种介质中的传播路径, 经过多次全反射后从右端射出【1】。若该介质的折射率为 【2】,则关于α、β的大小,下列判 断正确的是 (　    ) A.α<60°　　    B.α<30°　　    C.β>30°　　    D.β<30° 典例 C 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    提取的信息如图。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    根据sin C= ,得出发生全反射的临界角,根据发生全反射的条件【3】,得出α和β的 取值范围。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    根据sin C= = ,可得临界角C=60°(由【2】得到),光线在界面处发生全反射,则α≥6 0°(由【3】得到),A、B错误;光线从右端射出,在右端不发生全反射,90°-β<60°,解得β>30°,C 正确,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 $